Биология в лицее. Особенности, строение головоногих моллюсков Какой тип кровеносной системы у головоногих моллюсков
Головоногие - это, пожалуй, самые удивительные представители моллюсков. Они обладают развитой нервной системой, тремя сердцами, способностью менять цвет и проникать практически в любые отверстия, а по уровню интеллекта они вполне могли бы поспорить с некоторыми млекопитающими.
Кто такие головоногие?
Головоногие - класс моллюсков, главной особенностью которых является наличие множества щупалец, расположенных вокруг головы. К ним относится около 800 видов, которые подразделяются на два основных подкласса: Двужаберные и Наутилоидеи (четырехжаберные). К первому причисляют осьминогов, каракатиц, кальмаров и других, ко второму принадлежат лишь наутилусы и аллонаутилусы (Allonautilus).
Типичной средой обитания для них являются соленые воды. На поверхности земли головоногие не живут, но отдельные виды могут ненадолго выползать наружу, чтобы перейти из одного водоема в другой. Они обитают во всех океанах и встречаются как ближе к поверхности, так и на больших глубинах. Большинство представителей головоногих моллюсков предпочитают держаться рядом с дном, перемещаясь по нему при помощи рук-щупалец.
Внешний вид
Туловище головоногих моллюсков располагается выше головы. У кальмаров оно имеет цилиндрическую или конусовидную форму, у каракатиц - уплощенную. Туловище осьминогов похоже на мягкий купол или мешок. При необходимости оно может изменяться, чтобы его хозяин мог пробраться в узкое отверстие.
Сверху тело головоногих покрыто кожно-мускульным мешком - мантией, внутри которой размещаются все внутренние органы. Снаружи от нее отходят разнообразные по виду плавники. На голове находятся хорошо развитые глаза и щупальца, которые также называют руками. У представителей двужаберных их бывает 8 или 10, у наутилоидей - до 100. Они располагаются вокруг рта и оснащены присосками, помогающими передвигаться по различным поверхностям, захватывать и удерживать добычу.
Головоногие моллюски также используют щупальца, чтобы перемещаться по дну водоема, но для движения в толще воды у них есть и другой, «реактивный» способ. На голове у них располагается отверстие трубки сифона, второй конец которой открывается прямо в мантийную полость. Во время движения моллюск набирает воду в мантии и сокращением мышц выплескивает ее через сифон. Это создает сильный толчок, и животное резко перемещается вперед.
Скелет
Головоногие моллюски не имеют позвоночника и костей, но внутренний скелет все же есть. Он имеет вид хрящевой капсулы, в которой заключен мозг, а также небольших отростков у основания плавников и щупалец. У четырехжаберных он состоит всего из одного хряща-опоры для нервных центров.
Несколько миллионов лет назад, в кембрийский период, у головоногих была внешняя раковина. Моллюски занимали ее лишь частично. Остальное пространство заполнялось газом или водой, чтобы подниматься в толще воды вверх или, наоборот, опускаться вниз. Сегодня раковиной обладают только наутилоидеи - наиболее древние и примитивные представители класса. Она содержит до 40 камер и достигает в диаметре от 15 до 25 сантиметров. Однокамерная раковина также есть у самок осьминогов-аргонавтов, которые выделяют ее специальными лопастями на руках.
Внутреннее строение
Головоногие моллюски считаются наиболее развитыми существами среди всех беспозвоночных. У них нет ушей, зато есть отличное зрение (кроме наутилусов), чувство равновесия и обоняние. Только у них есть замкнутая кровеносная система. Она состоит из двух сердец, снабжающих исключительно жабры, и одного сердца, работающего на внутренние органы. Кровь моллюсков бесцветна, но, взаимодействуя с кислородом, приобретает голубой оттенок. Все из-за того, что вместо гемоглобина в ней содержится белок гемоцианин.
Нервная система головоногих моллюсков тоже высокоразвита, в особенности у двужаберных. Она состоит из нервных узлов-ганглиев, скопление которых рядом друг с другом и формирует мозг. Самыми «интеллектуальными» среди моллюсков считаются осьминоги. Они отлично запоминают людей и предметы, поддаются обучению и могут выполнять довольно сложные задачи. Без подсказок они понимают, что из закрытой банки можно достать добычу, открыв ее. Могут устанавливать временное сотрудничество с другими видами и разрабатывать целые стратегии, чтобы эффективнее охотиться.
Конечности осьминогов часто выполняют различные манипуляции сами по себе, без контроля мозга. Он посылает им лишь простые, слабо очерченные задачи, а как именно двигаться, они решают сами. В них находится огромное количество нервных клеток, благодаря чему они способны на полусамостоятельные действия.
Эксперименты с цветом и освещением
Головоногие моллюски обладают множеством талантов. Один из них - биолюминесценция. Многие из них умеют излучать свечение в нижней части тела. Так они «стирают» собственную тень и становятся незаметными для добычи или естественных врагов.
Другая способность - смена окраски, как хамелеоны. В их коже содержатся специальные клетки красного, бурого и желтого цветов, которые растягиваются или сужаются при необходимости. Пластинчатые клетки - ирридиосциты, поворачиваются, изменяя свое положение к свету, чтобы получить синий и зеленый оттенки. По-разному комбинируя действия двух групп клеток, головоногие способны приобретать практически любой окрас или узор.
Чернила
У большинства головоногих моллюсков в мантии спрятан мешочек с чернилами, необходимый для защиты от врагов. Он располагается рядом с кишкой животных и открывается прямо в заднее отверстие. Внутри мешка находится слизь, вода и сами чернила. Во время опасности моллюск выбрасывает содержимое в сторону хищника и исчезает за расплывающейся завесой. Цвета чернил варьируются от черного, сине-черного и коричневого. С древности их использовали для письма и рисунка, а название тона «сепия» даже произошло от имени каракатицы, чернила которой окрашены в коричневый оттенок.
Головоногих, наиболее высокоорганизованных моллюсков, около 650 видов размером от 1 см до 5 м (и даже до 13 м - такова длина тела гигантского кальмара). Обитают они в морях и океанах, как в толще воды, так и на дне. В эту группу моллюсков входят осьминоги, кальмары и каракатицы (рис. 81).
Рис. 81. Разнообразие головоногих моллюсков: 1 - осьминог; 2 - наутилус; 3 - кальмар; 4 - каракатица; 5 - аргонавт
Головоногими этих моллюсков называют потому, что их нога превратилась в щупальца, которые венчиком расположены на голове, вокруг ротового отверстия.
Внешнее строение. Тело у головоногих моллюсков двусторонне-симметричное. Оно обычно разделено перехватом на туловище и крупную голову, а нога видоизменена в расположенную на брюшной стороне воронку - мускулистую коническую трубку (сифон) и длинные мускулистые щупальца, расположенные вокруг рта (рис. 82). У осьминогов восемь щупалец, у каракатиц и кальмаров - десять. Внутренняя сторона щупалец усажена многочисленными крупными дисковидными присосками.
Рис. 82. Внешний вид и внутреннее строение осьминога: 1 - роговые челюсти; 2 - головной мозг; 3 - сифон; 4 - печень; 5 - поджелудочная железа; 6 - желудок; 7 - мантия; 8 - половая железа; 9 - почка; 10 - сердце; 11 - жабры: 12-чернильный мешок
Туловище со всех сторон одето мантией. На месте перехода туловища в голову мантийная полость сообщается с внешней средой щелевидным отверстием. Морская вода через эту щель засасывается внутрь мантийной полости. Затем щель замыкается особыми хрящевыми «запонками». После этого вода из мантийной полости с силой выталкивается через воронку, сообщая живoтному обратный толчок. Таким образом головоногие моллюски движутся задним концом тела вперед реактивным способом. Скорость движения некоторых кальмаров может превышать 50 км/ч. У каракатиц и кальмаров имеются дополнительные плавательные органы - пара плавников по бокам тела.
Головоногие моллюски способны быстро изменять окраску тела, у глубоководных видов имеются органы свечения.
Внутренний скелет. У большинства головоногих моллюсков раковина почти не развита (редуцирована) и скрыта в теле животного. У каракатицы раковина имеет вид известковой пластинки, залегающей под покровами на спинной стороне туловища. У кальмара от раковины осталось небольшое «перышко», а у осьминогов раковина полностью отсутствует. Исчезновение раковины связано с большой скоростью передвижения этих животных.
У головоногих моллюсков имеется особый внутренний скелет, образованный хрящом: мозг защищен хрящевым черепом, опорные хрящи имеются в основании щупалец и плавников.
Пищеварительная система. Ротовое отверстие (в венце щупалец) окружают две толстые роговые челюсти черного или коричневого цвета, изогнутые, как клюв попугая. В сильно развитой мускулистой глотке находится язык. На нем расположена тёрка, при помощи которой животные размельчают пищу. В глотку впадают протоки ядовитых слюнных желез. Далее идут длинный пищевод, мускулистый мешковидный желудок и длинная кишка, которая заканчивается анальным отверстием. В заднюю кишку открывается проток особой железы - чернильного мешка. В случае опасности моллюск выпускает в воду содержимое чернильного мешка и под защитой этой «дымовой завесы» скрывается от врага.
Все головоногие моллюски - хищники, нападающие в основном на рыб и ракообразных, которых они хватают щупальцами и убивают укусом челюстей и ядом слюнных желез. Некоторые животные этого класса поедают моллюсков, в том числе головоногих, падаль, планктон.
Нервная система. У головоногих моллюсков она достигает высокой сложности. Нервные узлы центральной нервной системы очень велики и образуют общую окологлоточную нервную массу - мозг. От его заднего отдела отходят два крупных нерва.
Органы чувств хорошо развиты. По сложности строения и остроте зрения глаза головоногих моллюсков не уступают глазам многих позвоночных (рис. 83). Среди головоногих встречаются особо большеглазые. Диаметр глаза гигантского кальмара достигает 40 см. У головоногих моллюсков имеются органы химического чувства, равновесия, в коже рассеяны осязательные, светочувствительные и вкусовые клетки.
Рис. 83. Схема строения глаза головоногого моллюска: 1 - светопреломляющая линза; 2 - слой световоспринимающих чувствительных клеток
Дыхательная система. Большинство головоногих имеет одну пару жабр, которые находятся в мантийной полости. Ритмические сокращения мантии служат для смены воды в мантийной полости, обеспечивая газообмен.
Кровеносная система. У головоногих моллюсков она почти замкнутая - во многих местах артерии после отдачи кислорода тканям через капилляры переходят в вены. Сердце состоит из одного желудочка и двух предсердий. От сердца отходят крупные сосуды, которые разделяются на артерии, а те, в свою очередь, - на сеть капилляров. Приносящие сосуды несут венозную кровь к жабрам. Перед вступлением в жабры приносящие сосуды образуют мускулистые расширения, так называемые венозные сердца, которые своими ритмическими сокращениями способствуют быстрому поступлению крови в жабры.
Число сердечных сокращений у головоногих моллюсков - 30-36 раз в минуту. Вместо гемоглобина, содержащего железо, обусловливающего красный цвет крови у позвоночных животных и человека, в крови головоногих моллюсков содержится вещество, в состав которого входит медь. Поэтому кровь у головоногих моллюсков синеватого цвета.
Размножение. Головоногие моллюски раздельнополы, причем половой диморфизм (различия в размерах и внешнем строении самца и самки) ярко выражен у некоторых видов, например у аргонавта (рис. 84).
Рис. 84. Аргонавт: А - самка; Б - самец
Оплодотворение происходит в мантийной полости самки. Роль копулятивного органа играет одно из щупалец. Сперматозоиды самцов склеиваются в пакеты, окруженные плотной оболочкой, - сперматофоры.
Яйцеклетки у головоногих моллюсков крупные, богатые желтком. Стадия личинки отсутствует. Из яйца выходит молодой моллюск, своим об ликом похожий на взрослое животное. Самки кальмаров и каракатиц прикрепляют яйца к подводным предметам, а осьминоги охраняют свои кладки и молодь. Обычно головоногие моллюски размножаются один раз в жизни, после чего погибают.
Человек использует головоногих моллюсков: кальмаров, осьминогов, каракатиц употребляет в пищу; из секрета чернильного мешка каракатиц получает акварельную краску сепию.
Головоногие моллюски представляют собой немногочисленную группу высокоорганизованных животных, отличающихся наиболее совершенным среди других моллюсков строением и сложным поведением.
Упражнения по пройденному материалу
- По рисунку 81 охарактеризуйте особенности внешнего строения и передвижения головоногих моллюсков.
- Назовите отличительные признаки следующих систем органов головоногих моллюсков: пищеварения, дыхания, нервной, кровеносной систем.
- Строение каких органов подтверждает более высокий уровень организации моллюсков? Поясните на примерах.
- Какое значение в природе и жизни человека имеют представители головоногих моллюсков?
Строение головоногих моллюсков.
Около 600 видов
Ископаемых около 11000 видов
Живут в морях
Самые совершенные моллюски
От 1 см до 18 см
Осьминоги, каракатицы, кальмары, наутилиды
Имеется голова, туловище, нога в виде щупалец
Характерно реактивное движение. Мантийная полость имеет хрящевые структуры, которые открываются и закрываются, вода с силой выбрасывается наружу через воронку
Есть летающие кальмары
Раковина у некоторых редуцирована (палочки, пластина). Наутилус – раковина с отсеками, всплывает и опускается
У головоногих появляются защитные приспособления: присоски, роговые челюсти в глотке, терка (радула) – хищники, маскирующая окраска (клетки-хроматофоры содержащие разные пигменты), чернильная железа
Более сложно строение по сравнению с другими моллюсками. Хорошо развит целом, кровеносная система почти замкнута, имеется сердце (2-4 предсердия)
Нервная система: узлы концентрируются в голове (головной мозг внутри головной капсулы – хрящ). Нервная система разбросанно-углового типа
Органы чувств. Вкус на щупальцах, осязательные клетки на поверхности тела, обоняние на щупальцах, осфрадии, статоцисты, глаза сложного строения
Пищеварительная система. Челюсти, глотка (радула), пищевод (через головной мозг), желудок, печень (протоки в желудок), кишечник, анальное отверстие открывается в мантийную полость
Хищники, может присутствовать каннибализм
Дыхательная система. 2-4 жабр (4 – наутилус)
Половая система. Раздельнополые. Парные половые железы, щупальца могут отрываться для оплодотворения, развитие прямое
Подкласс Наутилиды
Щупальца без присосок (90 штук)
Раковина с камерами
Несросшаяся воронка
4 ктенидия, 4 почки, 4 предсердия
Нервная система состоит из тяжей
Объект промысла
Съедобны
Жемчужный кораблик
Подкласс Колеоидеи
Нет раковины
Щупальца с присосками
Края воронки сросшиеся
2 ктенидия, 2 почки, 2 предсердия
Высокоразвитая нервная система
Отряд Каракатицы и Кальмары
Присоски со стебельками
Роговые кольца (когти, крючья)
Плавники по бокам тела
10 щупалец
Отличия кальмаров и каракатиц:
У каракатиц тело более плоское, щупальца короче, есть съедобные виды, имеют значение чернила, используется кость каракатицы (корм животных), используется жир каракатиц (антибиотик)
У кальмаров более длинные щупальца, обитают на открытых просторах, могут летать, высокая скорость, большие размеры
Отряд Осьминоги
Присоски без стебельков
8 щупалец
Характерна забота о питомстве
Строят из камней дома
Могут вырабатывать условные рефлексы
Можно дрессировать
Вымершие головоногие моллюски.
Аммониты
Спирально закрученная раковина
Диаметр до 3 метров
Могли плавать на поверхности воды
Белемниты
Древние «кальмары»
Кончики-выросты
Значение головоногих моллюсков:
Как предмет промысла. Мясо каракатиц, кальмаров и осьминогов не уступает по качествам говядине
Используют секрет чернильного мешка каракатиц и кальмаров. После высушивания и обработки едким калием осадок дает акварельную краску. Из этого же осадка изготавливают и натуральную китайскую тушь
Сегодня класс Головоногие насчитывает около 700 видов, к которым относятся исключительно обитатели водоемов с высокой концентрацией солей. Головоногие являются хищниками и имеют довольно крупные размеры. Тело головоногих делится на голову, туловище и щупальца - видоизмененная нога. Щупальца окружают рот моллюска . Обычно у головоногих имеется либо 8 одинаковых щупалец, либо 8 длинных и 2 коротких.
На каждом из щупалец имеются присоски , которые помогают захватывать, удерживать и доставлять в рот добычу. На голове имеются два больших глаза, Присосок на щупальцах нет только у наутилуса - одного из тропических видов головоногих.
Внешней раковины у головоногих нет, так как у большинства из них она является внутренней частью тела. У каракатицы она находится под кожей. У наутилуса имеется внешняя многокамерная раковина, в одной из камер которой находится тело, а в остальных - воздух. Это позволяет наутилусу передвигать на довольно высокой скорости, а также регулировать глубину погружения (заполняя камеры то водой, то воздухом с высоким содержанием азота). Головоногие могут передвигаться реактивным способом , благодаря чему скорость некоторых из них может составлять до 70 км/ч (кальмары).
Многие головоногие способны менять раскраску своей кожи в зависимости от ситуации. Это может быть мимикрия - маскировка под окружающую среду или предупреждающе-угрожающая смена расцветки - яркие, контрастные расцветки; быстрая смена расцветок. Эта особенность головоногих является следствием высокоразвитой нервной системы моллюсков , которая состоит из сложного головного мозга, который находится в примитивном черепе - хрящевой оболочке. Также нервную систему составляют органы чувств .
Сложная нервная система головоногих обусловила появление у них условных рефлексов и других признаков сложного поведения. Например, некоторые моллюски этого класса могут вырабатывать чернильную жидкость, которая во время опасности резко выплескивается наружу, образуя черное пятно, мешающее врагу моллюска увидеть его. Благодаря этому головоногое может скрыться. Также есть виды, у которых имеются слюнные железы, выделяющие ядовитые вещества. Эти вещества помогают умертвить добычу.
Половая система у головоногих моллюсков разнополая. Развитие прямое .
Многие головоногие являются целью промышленного отлова, так как употребляются в пищу. Каракатицы вырабатывают чернильную жидкость, из которой изготавливают натуральную тушь - сепию. Непереваренные остатки головоногих в желудке кашалотов образуют особое вещество - амбру, которая используется в парфюмерной промышленности. Также головоногие являются пищевой базой для большинства морских животных.
Головоногие моллюски (Cephalopoda) - это класс беспозвоночных животных из типа моллюсков. 800 видов головоногих живущих сейчас и 8000 вымерших относятся к данному классу. Они разделены на два подкласса: четырёхжаберные (Tetrabranchia), к которым относится только один живущий род кораблик и вымершая группа аммонитов; и двужаберные (Dibranchia), объединяющие кальмаров, каракатиц, осьминогов и др., а также вымершая группа - белемнитов. Размеры их варьируют от 1 см до 180 см. Свое название головоногие моллюски получили из-за расположенного в головном отделе мускулистого органа движения – ноги, которая преобразовалась в венец из щупалец.Головоногих моллюсков считают самыми развитыми из всех моллюсков. Наибольшего развития у них достигла кровеносная система, которая имеет замкнутый круг. Кровь имеет голубой цвет и приводится в движение сокращениями трех сердец: главным и двумя жаберными. Также высокоразвита нервная система, которая представлена крупным головным мозгом, образованным слитыми нервными узлами, и покрытым хрящевым черепом. Прекрасно развиты органы чувств, особенно глаза, которые имеют сложное строение, напоминающее глаза рыб, а острота зрения не уступает глазам человека. Головоногие - двустороннесимметричные животные, у них нет наружной раковины (кроме наутилусов), в отличие от других представителей моллюсков.
Строение
У головоногих тело состоит из головы и туловища. Голова, в основном, крупная, шире мантии и отделена от нее шейным перехватом. На голове расположены глаза и щупальца, которые венцом окружают рот моллюска. Глаза расположены в углублениях хрящевого черепа, каждый из них состоят из роговицы, радужки со зрачком, который может сужаться и расширяться, хрусталика и сетчатки, а также века, закрывающего глаз. Наутилусы имеют очень примитивные щупальца. Высшие (двужаберные) головоногие снабжены 8 или 10 щупальцами, очень мускулистыми с присосками на внутренней поверхности, расположенные в 1-4 продольных ряда. Кальмары и каракатицы, кроме восьми рук, имеют еще два более длинных ловчих щупальца.
К нижней стороне головы головоногих прилегает или прирастает мускулистая коническая трубка - воронка, уходящая внутрь мантийной полости, при помощью которой головоногие плавают. Щупальца и воронка является гомологом ноги моллюсков. Поступающая в мантийную полость вода с силой выталкивается через воронку при сокращении мышц мантии, а животное от толчка движется задним концом тела вперёд, как ракета.
Головоногие моллюски имеют небольшое ротовое отверстие. В мускулистой глотке расположены две крепкие хитиновые челюсти, а в ротовой полости на языковидном выступе помещается хитиновая радула, наподобие ленты с рядами мелких зубчиков. Для пищеварения головоногих служат: пищевод, желудок, а также печень с поджелудочной железой, которые вырабатывают пищеварительные соки. Органами выделения служат придатки жаберных сердец, почечные мешки, а также жабры.
Дыхание головоногих моллюсков осуществляется через жабры, которые расположены в верхней части мантийной полости по одной по обе стороны массы внутренностей. При ритмическом сокращении мантии происходит замена воды в мантийной полости, что обеспечивает газообмен. На брюшной стороне туловища моллюска лежит чернильный мешок, представляющий собой мускульную сумку с протоком, который впадает в кишечник. Чернильный мешок используется для защиты от врагов. Чернила, смешанные со слизью и водой, резко выталкиваются моллюском во время движения, образуя дымовую завесу темного цвета, которая дезориентирует хищника, а также могут парализовать обонятельные нервы хищных рыб. Чернильный мешок имеют большинство головоногих, кроме вампиротеутиса, наутилуса и некоторых глубоководных осьминогов.
Большинство головоногих моллюсков могут молниеносно менять свою окраску при помощи управляемых пигментных клеток-хроматофоров для мимикрии под цвет окружающей среды. Прибрежные виды обладают более яркой цветовой гаммой, по сравнению с видами обитающими в открытом океане. Кроме смены окраски, некоторые виды головоногих обладают биолюминисценцией, т.е. могут светиться снизу, маскируя свою тень от врагов или заманивая добычу.
Размножение
Головоногие моллюски раздельнополые, размножение сперматофорное. Самец при помощи щупальца-гектокотиля переносит сперматофор в мантийную полость самки, где происходит оплодотворение яиц. Самка прикрепляет яйца, покрытые толстой оболочкой, к предметам под водой, из которых впоследствии вылупляются уже сформированные мальки. Головоногие моллюски быстро растут, созревание происходит к концу первого года жизни. Доказано, что продолжительность их жизни составляет 1-2 лет.
Среда обитания
Головоногие моллюски обитают в северных и дальневосточных морях, основном, в тёплых водах. Живут на больших глубинах и около берега; например, осьминоги предпочитают дно, обитая среди камней, скал и водорослей, каракатицы - песчаные грунты, а кальмары - толщу воды. Головоногие моллюски - хищные животные, основной едой которых является мелкая рыба, а донные виды питаются еще ракообразными и моллюсками. Основными врагами головоногих моллюсков являются рыбы, млекопитающие, особенно кашалоты, а также некоторые морские птицы, но они хорошо вооружены. Их щупальца снабжены сотнями присосок, а также и острыми и кривыми когтями. Вместо зубов у них есть роговой, крючковатый клюв, которым они с легкостью прокусывают панцири крабов и кости рыб. Человек также употребляет в пищу головоногих моллюсков (например, кальмаров, каракатиц, осьминогов), поэтому они являются объектом промысла.
